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【分享】巨噬細胞,人類免疫系統的精靈

發布時間:2021-04-12



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巨噬細胞的發現可追溯到1882年,彼時的生物學家Ellie Metchnikoff對海星幼蟲進行光鏡研究時,第一次確定了在感染部位聚集并消除外來物質的巨噬細胞。隨后,很快在包括人類和小鼠在內的其他物種中被發現,巨噬細胞通過控制感染來保護宿主,促進損傷組織的修復和愈合。1908年,因為其在免疫學研究上的巨大貢獻,Ellie?Metchnikoff榮獲了“諾貝爾生理學或醫學獎”。

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今天講述一下巨噬細胞的故事:從起源到分布,再到功能。


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巨噬細胞的分類

巨噬細胞(英文名:Macrophages,縮寫M?),是能吃的細胞,名字源自強大的吞噬能力。巨噬細胞不僅能夠吞噬和殺滅細胞內的寄生蟲、外來的細菌、變異而來腫瘤細胞、以及自身衰老和異常的細胞,在機體的免疫防御、免疫自穩和免疫監視中發揮重要作用。巨噬細胞屬于吞噬細胞的一種,屬于單核-巨噬細胞系統。

骨髓里的造血干細胞分化為單核母細胞后,進一步分化前單核細胞,進入血液后,分化為成熟的單核細胞。隨后穿越血管內皮遷徙到不同組織,分化成具有組織特異性的巨噬細胞。每一種巨噬細胞根據其常駐位置的不同,名稱也不同,發揮相同或相似的功能。

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如果巨噬細胞出現在肺部,請叫塵細胞(肺泡巨噬細胞)。在這里主要負責吃土,吞噬進入肺泡的各種塵埃粒子,隨后依賴呼吸道的纖毛運動,與粘液一起排出體外,是機體抵御外來微生物侵襲肺部的第一道防線。

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如果出現在血液里,請叫單核細胞(monocyte)。在這里,不僅擔負著主要的天然免疫應答作用,同時也影響著適應性免疫的進程,也是血液里最大的白細胞。

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如果出現神經組織里,請叫小膠質細胞(microglia cell)。在這里,相當于腦和脊髓里的巨噬細胞,是中樞神經系統最重要的一道免疫防線,主要負責搞衛生,清除損壞的神經、斑塊和感染性物質。

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如果出現在骨組織,請叫破骨細胞(osteoclast)。主要分布在骨表面和骨血管周圍,先由血液中多個單核細胞,進入組織后轉變為巨噬細胞,最后融合成多核的破骨細胞。在這里,主要負責骨吸收。

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如果出現在肝臟里,請叫枯否細胞(Kupffer Cells)。在這里,是巨噬細胞數量里數量最大的群體,約占所有巨噬細胞的80。除了吞噬外來入侵者,還負責分解衰老的紅細胞的分解。

其實,巨噬細胞每天的生活很簡單,那就是每天在人體各種組織內巡邏,看到不法分子就干掉。

注:本文顯微鏡配圖、模式圖和電鏡圖,圖片的放大倍率和染色方式不詳,來自國外資料網站。


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巨噬細胞的起源

通過上面的介紹,可以看出巨噬細胞家大業大,幾乎人體的所有組織器官都遍布他們的身影。血液中定居的族群在機體穩定狀態或炎癥反應中移居到其他組織中。

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巨噬細胞的家譜

巨噬細胞的老家是在骨髓里,和眾多免疫細胞(中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、DC細胞、肥大細胞)一樣,由同一個“媽媽”(造血祖細胞)生成發育而來。

巨噬細胞有著不同的性格和分工,有的好靜,有的好動。在成熟的過程中,活潑好動的小伙伴,不喜歡滯留在血液中相對穩定的環境,會遷移并定居于人體的其他組織中(在一定條件下。安分守己的小伙伴,隨后在血液中逐漸成熟,最終定居在這里,和血管內皮細胞、B細胞、T細胞一道維持機體組織及免疫功能的完整性,也成為炎癥和創傷期間組織中炎性巨噬細胞的主要來源。


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巨噬細胞的功能

無論是死亡的細胞,或者是細胞碎片,或者是病原體,都是巨噬細胞吞噬的對象,這對于機體的天然免疫防御功能異常重要。

吞噬作用


吞噬作用具體表現為以固定細胞或游離細胞的形式對凋亡細胞、細胞殘片或病原體進行吞噬消化,并激活其他免疫細胞對病原體作出反應。

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在炎癥最早期階段,以中性粒細胞浸潤為主。當這些細胞老化后,就會被巨噬細胞清除。必要時候,開始招募游離的巨噬細胞巡邏并抵御一切來犯之敵。


在獲得性免疫中的角色


巨噬細胞還可與DC細胞聯手,一起抗原遞呈抗原,啟動適應性免疫應答。同時,巨噬細胞也是一種外分泌細胞,可分泌多種趨化因子,包括TNF-α、白細胞介素,還有酶和補體蛋白等調節蛋白,以此來應付炎癥和免疫反應。

巨噬細胞可以吞噬異己細胞和病菌,直接分解他們或者形成一種復合體(抗原)傳遞給T細胞,再由效應T細胞內的溶酶體讓細胞死亡,B細胞也會接收巨噬細胞的提呈的抗原,產生相應抗體參與免疫活動。

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免疫調節


巨噬細胞具有高度的可塑性,在機體不同組織環境的影響下會發生形態和功能上的變化。

NK、Th1等釋放的IFN-γ或細菌脂多糖(LPS)均能夠活化巨噬細胞形成M1型巨噬細胞,并釋放多種促炎因子、免疫激活因子和趨化因子,通過I型炎癥反應、遲發型超敏反應以及細胞吞噬作用消滅細胞內病原體、抵抗腫瘤細胞,同時激活機體特異性免疫應答。

而巨噬細胞能夠被Th2細胞釋放的IL-4 和IL-13等誘導活化形成M2型巨噬細胞。M2 型巨噬細胞又進一步的分為M2a、M2b和M2c型。由IL-4或IL-13誘導產生M2a型巨噬細胞;將其暴露于免疫復合物Toll樣受體或IL-1R的激動劑中誘導產生M2b型巨噬細胞;IL-10和糖皮質激素誘導產生的為M2c型巨噬細胞。

M2型細胞能夠大量合成并釋放抗炎因子(如IL-10、TGF-β等)、免疫抑制因子和多種促進腫瘤生長的細胞因子,具有抑制炎癥反應和促進腫瘤細胞生長與轉移的功能。

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巨噬細胞可以根據微環境誘導分化成M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞。M1被LPS和INF-r/TNF等激活,并分泌IL-12,釋放炎癥因子。而M2則被認為是分泌抗炎細胞因子,如IL-10參與到損傷修復中。


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腫瘤相關巨噬細胞(TAM)
當組織受到感染或損傷時,單核細胞會從循環系統進入相應組織并分化成巨噬細胞。通常,在早期階段,這些浸潤的巨噬細胞會分化為促炎狀態的M1型巨噬細胞,但其殺傷作用會對正常組織造成傷害,甚至加重病情。這時候,M2型巨噬細胞就會出現,能夠加速損傷修復。
研究表明,巨噬細胞還可能通過促進許多致命疾病的發展。腫瘤組織中富含巨噬細胞,最早認為是起抗炎作用的(MI),越來越多的證據表明還可促進腫瘤發生、發展和遷移(M2)。
腫瘤相關巨噬細胞Tumour-associated macrophages, TAM,能夠表達CD11b,GR-1等。在已成熟腫瘤中,TAM刺激腫瘤遷移。進入血管與滲出,并能促進腫瘤血管生成。在腫瘤血管生成方面,巨噬細胞與腫瘤血管的惡性生成有關。
腫瘤相關巨噬細胞治療措施幾個方向:

  • 調控TAM的表型(M2向M1轉化方向)
  • 阻止TAM的募集(通過抑制趨化因子,抑制巨噬細胞的浸潤)
  • 抑制TAM的作用(影響VEGF的分泌,減少腫瘤血管新生)
  • 調節TAM的免疫功能(Toll 樣受體方向)


撰文:步步先生

來源:干細胞者說